CN109939840B - 一种强制湍流矿化反应装置及方法 - Google Patents

一种强制湍流矿化反应装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种强制湍流矿化反应装置及方法，适用于煤矿洗选领域。包括矿化筒体、复合流发生系统、微泡发生系统和矿浆分配系统，矿浆经给料泵送入复合流发生系统；压缩空气经微泡发生器送入剪切流预矿化管和撞击流预矿化管；矿浆和微泡经剪切流预矿化管和撞击流预矿化管预矿化后的三相矿浆分别沿切向和径向给入圆筒，并利用筒体内湍流发生器的流体强化作用，形成以高速撞击流和强制剪切流为主的强制湍流环境，强化矿化筒体内微细颗粒与气泡的碰撞与粘附概率，提高浮选矿化反应效率和能力。

Description

一种强制湍流矿化反应装置及方法
技术领域
本发明涉及一种强制湍流矿化反应装置及方法，尤其适用于煤矿洗选领域使用的强制湍流矿化反应装置及方法。
背景技术
浮选矿浆中气泡的矿化是指被浮的目的矿物有选择地向气泡粘附，形成矿粒-气泡集合体的一种过程。目前，浮选矿化方式以逆流矿化、旋流矿化和管流矿化为典型代表，其中流体的作用始终贯穿其中。对于浮选矿化过程而言，颗粒与气泡的有效碰撞是高效矿化的前提条件，而颗粒粒度越细越难以突破流线，进而导致颗粒与气泡碰撞的概率降低。因此，对于微细颗粒而言，需要进一步强化流体的作用，特别需要构建一个更高效的强制湍流矿化反应过程，以提高微细颗粒与气泡的碰撞概率。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于提供一种结构简单，使用方便，反应效果好，有效强化矿化筒体内微细颗粒与气泡的碰撞与粘附概率，进而提高浮选矿化反应效率和能力的强化浮选矿化反应过程的装置及方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明的一种强制湍流矿化反应装置，1.一种强制湍流矿化反应装置，其特征在于：它包括矿化筒体、复合流预矿化发生系统、微泡发生系统和矿浆分配系统，
所述的矿化筒体包括垂直设置的圆筒，圆筒上方设有圆锥，圆锥顶部垂直设有矿浆出料管，圆锥与矿浆出料管之间设有出料口挡板，圆筒内壁设置有多个契形结构的湍流发生器；
所述复合流预矿化发生系统包括垂直设置在圆筒周围与圆筒高度匹配的多组矿浆分配管，矿浆分配管与圆筒之间检查设有多个剪切流预矿化管和多个撞击流预矿化管，其中剪切流预矿化管与圆筒沿切向连接，撞击流预矿化管与圆筒沿径向连接；
所述矿浆分配系统包括矿浆分配环，矿浆分配环设置在矿浆分配管下方，矿浆分配管顶部密封、底部与矿浆分配环连接导通，矿浆分配环通过管路连接有给料泵。
矿浆分配管的数量为双数，矿浆分配管围绕圆筒相对设置，均布于圆筒外侧；剪切流预矿化管和撞击流预矿化管均为文丘里管结构；剪切流预矿化管和撞击流预矿化管间隔设置；相邻剪切流预矿化管切向接入圆筒的方向相反；文丘里管上设有微泡发生器，微泡发生器分别设置在剪切流预矿化管和撞击流预矿化管喷嘴出口的后方。
所述湍流发生器交替设置在剪切流预矿化管和撞击流预矿化管之间，每层均布4个，为单独的楔形结构，湍流发生器上设置有三角棱，棱尖角指向圆筒中心，用于进一步产生局部强制旋涡，强化流体对颗粒表面的剪切作用，促进药剂在颗粒表面的吸附。
一种强制湍流矿化反应方法，其步骤如下：
a.将调质后的矿浆经给料泵进口，通过给料泵加压后输入矿浆分配环，并通过矿浆分配环上设置的矿浆分配管分别进入剪切流预矿化管和撞击流预矿化管中；
b.向剪切流预矿化管和撞击流预矿化管上的泡沫发生器中注入压缩空气从而在剪切流预矿化管和撞击流预矿化管中的压力矿浆中产生微泡化；
c.微泡化矿浆在压力的作用下经剪切流预矿化管和撞击流预矿化管预矿化后生成三相矿浆，剪切流预矿化管的三相矿浆沿切向给入矿化筒体，撞击流预矿化管中的三相矿浆沿径向给入矿化筒体，并利用筒体内湍流发生器的流体强化作用，形成以高速撞击流和强制剪切流为主的强制湍流环境，强化矿化筒体内矿浆中的微细颗粒与气泡的碰撞与粘附概率，提高矿化反应效率和能力，进而提高对微细颗粒的回收能力；
d.在矿化筒体内完成矿化反应后的矿浆最终从圆锥顶部的出料口挡板侧边进入矿浆出料管，最终从矿浆出料管出口排出，完成矿化反应。
有益效果：该强制湍流矿化反应装置结构简单，矿化筒体内无动力机构，矿浆和微泡经剪切流预矿化管和撞击流预矿化管预矿化后，形成的三相矿浆分别沿切向和径向给入矿化筒体，并利用筒体内湍流发生器的流体强化作用，形成以高速撞击流和强制剪切流为主的强制湍流环境，强化矿化筒体内微细颗粒与气泡的碰撞与粘附概率，进而提高矿化反应效率和能力。
本发明在现有浮选矿化反应方式的基础上，提出采用复合流场强化微细矿物颗粒(或煤粒)浮选矿化反应过程的方法，即通过剪切流预矿化管和撞击流预矿化的实施，再结合剪切流、撞击流和湍流发生器的协同强化效应，在一个矿化筒体内形成以高速撞击流和强制剪切流为主的强制湍流环境，强化矿化筒体内微细颗粒与气泡的碰撞与粘附概率，进而提高浮选矿化反应效率和能力，以满足微细矿物颗粒(或煤粒)后续浮选分离的需求。
附图说明
图1是本发明的强制湍流矿化反应装置结构示意图。
图中：1-出料口挡板，2-剪切流预矿化管，3-撞击流预矿化管，4-湍流发生器，5-矿浆分配环，6-矿浆出料管，7-圆锥，8-圆筒，9-微泡发生器，10-矿浆分配管，11-给料泵，A-给料泵进口，B-矿浆出料管出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：
如图1所示，本发明的一种强制湍流矿化反应装置，包括矿化筒体、复合流预矿化发生系统、微泡发生系统和矿浆分配系统，
所述的矿化筒体包括垂直设置的圆筒8，圆筒8上方设有圆锥7，圆锥7顶部垂直设有矿浆出料管6，圆锥7与矿浆出料管6之间设有出料口挡板1，圆筒8内壁设置有多个契形结构的湍流发生器4；所述湍流发生器4交替设置在剪切流预矿化管2和撞击流预矿化管3之间，每层均布4个，为单独的楔形结构，湍流发生器4上设置有三角棱，棱尖角指向圆筒8中心，用于进一步产生局部强制旋涡，强化流体对颗粒表面的剪切作用，促进药剂在颗粒表面的吸附；
所述复合流预矿化发生系统包括垂直设置在圆筒8周围与圆筒8高度匹配的多组矿浆分配管10，矿浆分配管10与圆筒8之间检查设有多个剪切流预矿化管2和多个撞击流预矿化管3，其中剪切流预矿化管2与圆筒8沿切向连接，撞击流预矿化管3与圆筒8沿径向连接；矿浆分配管10的数量为双数，矿浆分配管10围绕圆筒8相对设置，均布于圆筒8外侧；剪切流预矿化管2和撞击流预矿化管3均为文丘里管结构；剪切流预矿化管2和撞击流预矿化管3间隔设置；相邻剪切流预矿化管2切向接入圆筒8的方向相反；文丘里管上设有微泡发生器9，微泡发生器9分别设置在剪切流预矿化管2和撞击流预矿化管3喷嘴出口的后方；
所述矿浆分配系统包括矿浆分配环5，矿浆分配环5设置在矿浆分配管10下方，矿浆分配管10顶部密封、底部与矿浆分配环5连接导通，矿浆分配环5通过管路连接有给料泵11。
一种强制湍流矿化反应方法，其步骤如下：
a.将调质后的矿浆经给料泵11进口A，通过给料泵11加压后输入矿浆分配环5，并通过矿浆分配环5上设置的矿浆分配管10分别进入剪切流预矿化管2和撞击流预矿化管3中；
b.向剪切流预矿化管2和撞击流预矿化管3上的泡沫发生器9中注入压缩空气从而在剪切流预矿化管2和撞击流预矿化管3中的压力矿浆中产生微泡化；
c.微泡化矿浆在压力的作用下经剪切流预矿化管2和撞击流预矿化管3预矿化后生成三相矿浆，剪切流预矿化管2的三相矿浆沿切向给入矿化筒体，撞击流预矿化管3中的三相矿浆沿径向给入矿化筒体，并利用筒体内湍流发生器4的流体强化作用，形成以高速撞击流和强制剪切流为主的强制湍流环境，强化矿化筒体内矿浆中的微细颗粒与气泡的碰撞与粘附概率，提高矿化反应效率和能力，进而提高对微细颗粒的回收能力；
d.在矿化筒体内完成矿化反应后的矿浆最终从圆锥7顶部的出料口挡板1侧边进入矿浆出料管6最终从矿浆出料管出口B排出，完成矿化反应。

Claims (4)

1.一种强制湍流矿化反应装置，其特征在于：它包括矿化筒体、复合流预矿化发生系统、微泡发生系统和矿浆分配系统，
所述的矿化筒体包括垂直设置的圆筒（8），圆筒（8）上方设有圆锥（7），圆锥（7）顶部垂直设有矿浆出料管（6），圆锥（7）与矿浆出料管（6）之间设有出料口挡板（1），圆筒（8）内壁设置有多个契形结构的湍流发生器（4）；
所述复合流预矿化发生系统包括垂直设置在圆筒（8）周围与圆筒（8）高度匹配的多组矿浆分配管（10），矿浆分配管（10）与圆筒（8）之间检查设有多个剪切流预矿化管（2）和多个撞击流预矿化管（3），其中剪切流预矿化管（2）与圆筒（8）沿切向连接，撞击流预矿化管（3）与圆筒（8）沿径向连接；
所述矿浆分配系统包括矿浆分配环（5），矿浆分配环（5）设置在矿浆分配管（10）下方，矿浆分配管（10）顶部密封、底部与矿浆分配环（5）连接导通，矿浆分配环（5）通过管路连接有给料泵（11）。
2.根据权利要求1所述的强制湍流矿化反应装置，其特征在于：矿浆分配管（10）的数量为双数，矿浆分配管（10）围绕圆筒（8）相对设置，均布于圆筒（8）外侧；剪切流预矿化管（2）和撞击流预矿化管（3）均为文丘里管结构；剪切流预矿化管（2）和撞击流预矿化管（3）间隔设置；相邻剪切流预矿化管（2）切向接入圆筒（8）的方向相反；文丘里管上设有微泡发生器（9），微泡发生器（9）分别设置在剪切流预矿化管（2）和撞击流预矿化管（3）喷嘴出口的后方。
3.根据权利要求1所述的强制湍流矿化反应装置，其特征在于：所述湍流发生器（4）交替设置在剪切流预矿化管（2）和撞击流预矿化管（3）之间，每层均布4个，为单独的楔形结构，湍流发生器（4）上设置有三角棱，棱尖角指向圆筒（8）中心，用于进一步产生局部强制旋涡，强化流体对颗粒表面的剪切作用，促进药剂在颗粒表面的吸附。
4.一种使用权利要求1所述强制湍流矿化反应装置的强制湍流矿化反应方法，其特征在于步骤如下：
a. 将调质后的矿浆经给料泵（11）进口（A），通过给料泵（11）加压后输入矿浆分配环（5），并通过矿浆分配环（5）上设置的矿浆分配管（10）分别进入剪切流预矿化管（2）和撞击流预矿化管（3）中；
b. 向剪切流预矿化管（2）和撞击流预矿化管（3）上的泡沫发生器（9）中注入压缩空气从而在剪切流预矿化管（2）和撞击流预矿化管（3）中的压力矿浆中产生微泡化；
c. 微泡化矿浆在压力的作用下经剪切流预矿化管（2）和撞击流预矿化管（3）预矿化后生成三相矿浆，剪切流预矿化管（2）的三相矿浆沿切向给入矿化筒体，撞击流预矿化管（3）中的三相矿浆沿径向给入矿化筒体，并利用筒体内湍流发生器（4）的流体强化作用，形成以高速撞击流和强制剪切流为主的强制湍流环境，强化矿化筒体内矿浆中的微细颗粒与气泡的碰撞与粘附概率，提高矿化反应效率和能力，进而提高对微细颗粒的回收能力；
d. 在矿化筒体内完成矿化反应后的矿浆最终从圆锥（7）顶部的出料口挡板（1）侧边进入矿浆出料管（6）最终从矿浆出料管出口（B）排出，完成矿化反应。
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